長期供應人身動作運動抓捕分析系統
人身動作運動抓捕分析系統,18618101725(微信同),QQ:736597338 ,信箱slby800@163.com
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●一套交鑰匙3D動作與運動捕捉、分析系統,平臺旨在分析各種動作與運動的所有方面
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●提供更加化、系統化的運動動作捕獲分析數據(包括骨骼、肌肉、血管、神經以及外部刺激等)
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●使用測力臺、手傳感器、EMG、眼動追蹤、視頻、EEG、虛擬現實、觸覺和模擬數據同步采集運動數據,簡化采集和分析。
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●無需編程工作——從設置到數據收集再到分析,操作可以通過單選按鈕和下拉菜單完成。
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●市場上的數據采集、分析和可視化系統可測量人體運動、動作的所有方面。
基礎硬件:motionmonitor可集成各種捕捉硬件的系統裝置及完全同步采集分析多源數據的軟件
支持各種捕捉技術:確保技術性價比
支持各種外圍設備:實現人體動作捕捉分析所有方面
一站交鑰匙式服務:避免處理多個供應商的麻煩,MotionMmonitor支持團隊一鍵式呼叫將解決硬件和軟件相關問題:
典型應用簡介:
1、生物力學與生命科學
二、神經科學與運動控制
三、康復與人體工程學:
我公司另外同一站式細胞組織材料生物力學和生物打印等生物醫學工程科研服務-10年經驗支持,
動作捕捉技術
1.2.1.1基于紅外攝像頭的光學步態捕捉
計算機的上位機軟件經過一系列的算法識別還原出人體的步態。
1.2.1.2基于3D深度攝像頭的動作捕捉
基本原理是首先找到圖像中移動的物體,然后會對移動的物體進行深度評估,識別出人體的部位,然后將其從背景環境中分割出來。分割之后要做的工作就是模式匹配,將其匹配到骨骼系統上。算法流程如圖1-7所示。
以上三種方案的3D深度攝像頭方案大部分用在娛樂級別方面,比如臉部識別解鎖、人機互動,且由于其探測距離較近,很難用在大空間上。目前基于3D深度攝像頭的芯片在不斷地研究改進中。其硬件芯片仍是目前的難點,再其次是算法的復雜度,大量的圖像計算對硬件的主控芯片的計算能力有較高的要求,在功耗上很難做到低功耗的工作,受制于目前的電池技術,單個傳感器的工作時間比較短。其優勢在于不需要用戶穿戴任何傳感器和粘貼標記點。利用Kinect進行人體下肢骨架識別如圖1-8所示。
利用2D攝像頭實現3D運動軌跡的捕捉是目前的技術研究。2D攝像頭即平面攝像頭,沒有深度信息。目前基于2D攝像頭的動作捕捉主要采用卷積神經網路(CNN)將稀疏的2D人體姿態凸顯檢測的原理。但是此種捕捉方案需要長時間的運算,并不適合實時的運動分析,且輸出精度低。基于2D攝像頭的動作捕捉目前可以捕捉人體局部的運動姿態,且捕捉之間需要采集大量的數據樣本作為訓練數據集。2D攝像頭在深度信息的預測上存在著偏差,任何一點錯誤的數據都會導致很大的偏差,穩定性*差。的挑戰在于攝像頭的遮擋以及快速的運動都是2D攝像頭很難追蹤到的。其優點在于不需要任何的穿戴,且所需要的2D攝像頭觸手可得,成本*低,這對大眾化的應用是一個不錯的選擇。利用2D平面攝像頭的姿態捕捉應用如圖1-9所示。
1.2.1.4基于MEMS慣性傳感器的慣性動作捕捉系統
基于MEMS慣性傳感器的動作捕捉系統在各個領域都有應用,包括虛擬現實[7]、運動訓練[8]、生物醫學工程[9]和康復[10][11]。因為它們體積小、重量輕、價格合理[12][13][14]。
慣性傳感器主要包括加速度計、陀螺儀、磁力計。其中加速度計、陀螺儀、磁力計多采用MEMS形式,所以稱之為MEMS慣性傳感器。三軸加速度計可以測量載體的三個軸向上的加速度,是一矢量,通過加速度我們也可以計算出載體靜止時的傾角。三軸陀螺儀可以測量出載體的三個軸向上角速度,通過對角速度積分我們可以得到角度, 。三軸磁力計可以測量出周圍的磁場強度及與地球磁場的夾角。通過融合加速度、角速度、磁力值的數據我們可以精準的得到載體的旋轉。融合后的數據一般用四元數或歐拉角來表示。其中四元數形式如 ,歐拉角包含俯仰角(Pitch)、橫滾角(Roll)、偏航角(Yaw)。得到載體的旋轉后再擬合各個骨骼的運動,從而計算出穿戴部位的運動姿態。通過對加速度、角速度的積分可以測量出穿戴者的步速、步距、步長等參數。上的MEMS慣性動作捕捉系統研發生產公司國外有荷蘭Xsens、國內的北京孚心科技公司等。綜述其原理如圖1-11所示。
基于MEMS慣性傳感器的動作捕捉系統的步態分析有很大的優勢,主要體現在由于慣性動作捕捉系統采用的是MEMS芯片,成本較低,每個芯片只需要十元左右,整套系統的價格在幾萬元級別。由于慣性動作捕捉系統是一種無源的系統,整套系統的重量在幾千克的范圍內,所以便于攜帶,且不需要架設繁雜的相機。慣性傳感器只需要開機后就可以使用,沒有繁雜的校準、標定等操作步驟,所以使用十分便捷。慣性動作捕捉系統不受使用環境的影響,不管在室內、還是室外都可以正常使用。 但是MEMS傳感器的精度相比于光學動作捕捉系統來講,精度較低,但對于大眾人群已經完全滿足其需求。由于MEMS式陀螺儀存在零偏且在動態情況下積分累計誤差會隨著時間的推移而產生較大的漂移。MEMS加速度計在不同的狀態下也存在誤差,特別是在高動態下。磁力計很容易受到強磁環境的干擾。但是這一系列的誤差問題都可以通過算法來補償。MEMS式慣性傳感器補償后的靜態精度一般可達到:俯仰角/橫滾角≤0.2°,偏航角≤1°;動態精度:俯仰角/橫滾角≤0.5°, 偏航角≤2°,步態位移誤差可達5%。已滿足步態參數計算的精度要求。
1.2.1.5其他技術路線
機械式動作捕捉依靠穿戴在人身體的機械裝置來測量關節角度以及位移。人體運動帶動機械裝置的運動,從機械裝置上的角度傳感器可以知道運動角度,根據角度和機械部位的長度從而計算出移動位移。這一技術早出現在20世紀,由于機械結構的笨重,在步態分析方面機械動作捕捉早已退出發展的主流。但利用機械外骨骼的搬運發展成了主流。其形狀如圖1-12所示。